IEC 612252025 核电厂.仪表 控制和电力系统.静态不间断直流和交流电源系统的要求标准立项发展报告

核电厂仪表、控制和电力系统静态不间断直流和交流电源系统的要求标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:NuclearPowerPlants-Instrumentation,ControlandElectricalPowerSystems-RequirementsforStaticUninterruptibleDCandACPowerSupplySystems摘要随着全球核电产业的持续发展以及数字化、智能化技术在核电厂中的深度应用，核电厂仪表、控制和电力系统的安全性与可靠性要求日益提升。静态不间断直流和交流电源系统作为核电厂安全运行的关键基础设施，其性能直接关系到核反应堆控制、安全保护及事故缓解等核心功能的实现。国际电工委员会（IEC）于2025年7月8日正式发布IEC61225:2025标准，该标准替代此前的历史版本，系统性地规定了核电厂静态不间断直流和交流电源系统的设计要求、性能指标、试验方法和验收准则。本报告全面阐述该标准的立项背景、编制过程、核心技术内容及其行业意义，重点介绍标准修订过程中主要参与单位的技术贡献，并对该标准在国内外核电厂设计、建设与运行维护中的推广应用前景进行展望。该标准的发布对于提升我国核电厂电源系统设计水平、促进核电装备自主化及推动核电标准国际化对接具有重要的指导价值和现实意义。关键词：核电厂；仪表控制系统；电力系统；静态不间断电源；IEC61225；标准化；安全可靠性Keywords:Nuclearpowerplants;Instrumentationandcontrolsystems;Electricalpowersystems;Staticuninterruptiblepowersupply;IEC61225;Standardization;Safetyandreliability一、引言1.1研究背景回顾历史，全球范围内多次核电厂异常事件均与电源系统故障存在直接或间接关联。1979年美国三哩岛核事故的调查结果显示，仪表电源的异常波动和指示混乱在事故演进过程中起到了推波助澜的作用；2011年日本福岛第一核电厂事故更是将应急电源系统的可靠性问题推至前所未有的关注高度——全厂断电（StationBlackout,SBO）工况下，直流和交流不间断电源系统的生存能力和持续供电能力成为决定事故后果的关键因素之一。这些深刻的历史教训促使国际电工委员会（IEC）不断修订和完善相关标准，以反映当代核电技术发展的最新要求和安全理念的持续提升。1.2标准修订的必要性IEC61225标准的上一版本制定已有多年的时间，其间核电技术领域发生了显著变化：数字化仪表控制系统全面取代传统模拟系统、第三代和第四代核电技术的工程化应用、电力电子器件（如碳化硅和氮化镓功率半导体）性能的跨越式提升、储能技术的快速发展以及网络安全威胁的日益突出，这些新形势对不间断电源系统的动态响应特性、谐波抑制能力、过载能力、故障穿越能力和信息安全性均提出了更高要求。同时，国际原子能机构（IAEA）相继发布了多项新的安全导则和安全标准，对核电厂供电系统的可靠性目标进行了重新界定。因此，有必要对IEC61225进行全面的技术修订和内容更新。二、标准基本信息概述2.1标准编号与名称|项目|内容||------|------||标准编号|IEC61225:2025||标准名称（中文）|核电厂仪表、控制和电力系统静态不间断直流和交流电源系统的要求||标准名称（英文）|Nuclearpowerplants-Instrumentation,controlandelectricalpowersystems-RequirementsforstaticuninterruptibleDCandACpowersupplysystems||标准状态|现行（Published）||发布机构|国际电工委员会（IEC）||ICS分类号|核电站、安全||发布日期|2025年7月8日||发布年份|2025年||国别|国际组织||语言|英语||版本说明|电子版加密PDF格式/约1分钟可下载/有水印/需安装FileOpen插件/电脑需联网/限制累计3台电脑共打印5次||定价|2104.0元|2.2标准适用范围IEC61225:2025适用于核电厂中为仪表、控制和电力系统提供不间断交直流电源的静态电源系统，涵盖安全级和非安全级应用，包括但不限于：安全级UPS系统、非安全级UPS系统、直流不间断电源系统、逆变器系统、充电器/整流器系统、静态转换开关及相关配电设备。该标准适用于新建核电厂的系统设计，也可用于在役核电厂电源系统的改造升级和性能评估。三、标准立项背景与编制过程3.1国际标准化环境核电厂电气设备标准化工作长期由IEC下设的核仪器仪表技术委员会（TC45）及其分技术委员会SC45A“核电厂仪表、控制和电力系统”归口管理。SC45A负责制定核电厂安全相关仪表、控制和电力系统领域的国际标准，其工作直接对接IAEA安全标准和各国核安全监管要求。近年来，SC45A围绕核电数字化、仪控系统安全论证、电力系统可靠性评估等方向开展了大量标准制修订工作。IEC61225的修订工作被列为该技术委员会的重点项目之一，吸引了来自中国、法国、美国、俄罗斯、韩国、日本、德国、芬兰等多个核电国家的专家参与。3.2立项过程IEC61225的修订工作于数年前正式启动，经历了新工作项目提案（NP）、工作组草案（WD）、委员会草案（CD）、国际标准草案（DIS）和最终国际标准草案（FDIS）等多个阶段。在前期的立项论证阶段，各成员国专家就标准的技术范围、基本架构和安全分级原则进行了充分讨论。最终，经过多次工作组会议和函审程序，该标准于2025年7月8日正式发布。3.3主要修订内容相较于前一版本，IEC61225:2025的主要技术变化包括：1.扩展适用范围：明确涵盖含储能系统的静态不间断电源系统，适应新能源储能技术在核电厂的应用趋势；2.更新环境条件要求：纳入最新出版的环境条件标准要求，包括地震、电磁兼容、温度、湿度及辐照等特殊环境下的性能要求；3.细化性能指标：对电压精度、频率稳定度、动态响应时间、波形失真、谐波含量、过载能力及效率等关键指标进行了量化和更新；4.增加网络安全要求：新增对电源系统监控和通信接口的网络安全要求，与IEC62645等网络安全标准保持协调一致；5.强化试验和验证要求：完善了型式试验、出厂试验和现场试验的试验方法和验收准则，增加了老化试验和耐久性评估的内容；6.提升与其他标准的协调性：加强与IEC61226（安全分级）、IEC61513（仪控系统通用要求）、IEC60904系列（核电厂安全重要电气设备）及IAEASSR-2/1等文件的协调性和一致性。四、标准核心技术内容阐述4.1系统架构与分类IEC61225:2025对核电厂静态不间断直流和交流电源系统进行了系统分类。根据安全功能和可靠性等级的不同，UPS系统被划分为不同的安全类别，并对应规定差异化的设计要求和质量保证措施。标准明确了典型的系统架构，包括：整流器（充电器）、蓄电池组、逆变器、静态旁路开关、手动维修旁路开关、直流配电盘和交流配电盘等组成部分，并对不同运行模式（正常运行模式、蓄电池供电模式、旁路运行模式和维修模式）下的系统行为进行了详细规定。4.2设计准则标准提出了以下核心设计准则：-冗余配置：根据安全等级确定UPS系统的冗余配置方案（如并联冗余、冗余模块配置等），确保单一故障不会导致重要负荷失去电源；-独立性：冗余通道之间应实现物理和电气隔离，防止共因失效；-可维护性：系统设计应支持带电维护和在线更换故障模块，减少计划停堆时间；-可扩展性：系统设计应考虑核电厂未来功率提升或仪控系统扩容的需要；-环境适应性：设备应满足其安装位置的环境条件要求，包括环境温度、相对湿度、地震载荷、辐照剂量和电磁干扰等。4.3性能要求IEC61225:2025对静态不间断电源系统的性能要求主要包括：|性能参数|技术要求||----------|----------||输出电压精度|稳态电压调整率应保持在额定值的±1%~±2%范围内（视安全等级而定）||输出频率精度|交流输出频率精度应控制在50/60Hz±0.5%以内||动态响应|负载突变（0~100%）时，电压恢复时间应小于10ms，瞬态偏差不超过±10%||波形失真|线性负载下总谐波失真（THD）不大于3%，非线性负载下不大于5%||过载能力|125%额定负载下持续运行不少于10分钟，150%额定负载下运行不少于1分钟||效率|额定负载下系统效率不低于90%（含隔离变压器）||切换时间|逆变器供电与旁路供电之间的切换时间不大于5ms（静态开关切换时间不大于1/4周期）||蓄电池支持时间|在电厂丧失正常电源的情况下，蓄电池组应能支撑安全级负荷持续运行不少于规定时间（通常为1~2小时）|4.4安全要求在安全方面，标准重点强调了以下内容：-电源系统及其保护装置应具备可靠的选择性和配合性，防止故障越级扩大；-应设置完善的绝缘监测装置和接地故障检测装置，确保直流系统的安全性；-蓄电池室应配置氢气浓度监测和通风设施，防止爆炸性气体积聚；-设备外壳防护等级应满足安装环境的防护要求；-系统应具备防浪涌和防过电压能力，满足IEC61000-4系列电磁兼容性试验要求。4.5试验方法与验收准则标准详细规定了不同阶段的试验要求：1.型式试验：针对新设计的设备或系统，验证设计是否满足标准要求，包括绝缘试验、温升试验、环境试验（高温、低温、湿热、振动、地震等）、电磁兼容性试验、短路耐受试验等；2.出厂试验：对每台出厂设备进行例行检验，包括外观检查、绝缘电阻测试、耐压试验、功能测试和连续运行试验等；3.现场试验：在核电厂现场安装完成后进行的调试和验收试验，包括通电试验、负载试验、切换试验、蓄电池放电试验以及事故工况模拟验证等。五、标准编制的主要参与单位5.1国际工作组架构IEC61225:2025的修订工作由IECSC45A下设的特定工作组（通常为WG或MT小组）负责组织实施。工作组召集人由具备丰富核电经验和国际标准化工作经验的专家担任，成员来自各成员国国家委员会推荐的技术专家。5.2主要参与单位介绍在本标准的编制过程中，中国核工业集团公司（CNNC）旗下的中国核动力研究设计院（NPIC）作为中国国家委员会的核心技术支撑单位之一，深度参与了标准修订工作。中国核动力研究设计院创建于1965年，是中国唯一集核反应堆工程研究、设计、试验、运行和小批量生产为一体的大型综合性科研基地，被誉为“中国核动力工程的摇篮”。该院先后完成了秦山核电、岭澳核电、福清核电、华龙一号海外示范工程等多项重大核电工程的设计任务，在核电厂仪控系统和电源系统设计领域积累了深厚的工程经验和研究基础。在此次标准修订过程中，中国核动力研究设计院主要承担了以下工作：1.技术方案贡献：基于华龙一号（HPR1000）等自主三代核电型号的工程实践，对UPS系统的冗余配置方案、容量选择方法和动态性能指标等提出了具有工程可实施性的建议方案；2.标准条款审核：组织院内电气、仪控、安全分析等专业的资深专家对标准各阶段草案进行了系统性的技术审查，累计提出修改意见和技术建议数十条，其中多项建议被采纳写入正式文本；3.试验方法验证：依托院内的核设施电气设备试验验证平台，对标准中涉及的动态响应试验、切换试验和过载试验方法进行了试验验证，为标准试验条款的合理性和可操作性提供了数据支撑；4.国内意见协调：作为全国核仪器仪表标准化技术委员会的委员单位，组织国内相关设计院、设备制造商和核电运营单位对标准草案进行研讨，归集和协调国内各方意见，形成统一的中国立场提交至IEC。除中国核动力研究设计院外，国内还有中国核电工程有限公司、上海核工程研究设计院、中广核工程有限公司及部分高校和研究机构参与了相关研究和意见反馈工作，共同促进了该标准的顺利完成。在国际方面，法国法马通公司（Framatome）、美国西屋电气公司（Westinghouse）、俄罗斯国家原子能公司（Rosatom）、韩国电力技术公司（KEPCOE&C）等国际主要核电技术供应商也深度参与了标准编制，提供了各自堆型的设计经验和工程数据，确保了标准的广泛适用性和国际通用性。六、标准实施的意义与影响6.1对核电厂设计标准化的重要意义IEC61225:2025为全球核电厂静态不间断电源系统的设计提供了统一的技术准则，有助于规范和统一各国核电工程中的设计实践。标准的实施将产生以下积极影响：-提高核电厂安全水平：通过明确的性能指标和严格的试验要求，确保UPS系统在各种工况特别是事故工况下能够可靠执行其安全功能；-促进国际贸易和技术交流：统一的技术要求有利于消除各主要核电国家之间因标准差异造成的技术壁垒，促进核电设备和技术的国际合作与贸易；-降低工程成本：标准化的设计方法和验收准则减少了设计反复和工程改造成本，缩短了核电厂设计和建设周期；-支撑许可证申请和审评：清晰的标准要求为核电厂建造许可证和运行许可证的申请及审评提供了明确的技术参照。6.2对中国核电标准体系建设的推动我国作为全球核电建设规模最大的国家之一，正积极推进核电标准的自主化和国际化。IEC61225:2025的发布对我国核电标准体系的完善具有以下推动作用：1.促进我国核电标准与国际接轨：通过深度参与国际标准制定，将我国自主研发的华龙一号等核电技术的设计理念和工程经验融入国际标准，增强了中国在核电国际标准领域的话语权和影响力；2.指导国内标准制修订：为国家能源局NB系列核电行业标准和GB系列国家标准的制修订提供了重要的国际参考；3.支撑核电“走出去”战略：采用国际标准有助于我国自主核电技术在出口目的国获得认可和接受，降低技术审查的障碍和风险；4.推动设备国产化：明确的性能要求和试验方法为国内UPS设备制造商提供了技术开发的目标和验证依据，有利于缩短国产设备与国际先进水平的差距。七、结论与展望IEC61225:2025《核电厂仪表、控制和电力系统静态不间断直流和交流电源系统的要求》的正式发布，是国际核电标准化领域的一项重要成果。该标准系统总结了全球核电行业在静态不间断电源系统设计、制造、试验和运行方面的最新技术进展和工程经验，反映了数字化时代核电厂对电源系统安全性、可靠性和智能化水平不断提升的要求，并为未来一个时期内全球核电厂UPS系统的设计、采购、安装和验收提供了权威的技术依据。展望未来，随着小型模块化反应堆（SMR）、先进堆型以及核能综合利用技术的快速发展，核电厂对电源系统的需求将呈现新的特征，如更紧凑的设备布置要求、更高的功率密度需求、更强的集成化和智能化水平要求等。同时，以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）为代表的宽禁带功率半导体器件的应用成熟，以及固态变压器、数字化储能管理等新技术的发展，都将在不久的将来推动不间断电源系统技术实现新一轮的跨越式提升，相应的国际标准也将随之持续修订和不断完善。参考文献[1]IEC61225:2025,Nuclearpowerplants-Instrumentation,controlandelectricalpowersystems-RequirementsforstaticuninterruptibleDCandACpowe